(57)【要約】【課題】寝たきりや、意識を喪失している者（要介助者等）の体脂肪量を測定するのは、測定電極の取り付けやパラメータとして準備しなければならない身長の値を得るのが簡単でないため、容易ではなかった。しかし、体脂肪量は投薬時に薬の種類を決めるのに、重要な情報であり、要介助者等の体脂肪量を簡易に測定できる装置が切望されていた。【解決手段】測定電極は、電極端子がむき出しになったものを被測定者の右、若しくは左半身の足首と手首にあてて測定した。また身長は前腕長から推定値を使って求めるようにした。なお、体脂肪量の推定には、１０００人以上の標本サンプリングを用いた重回帰法によって係数を決めた。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体重と前腕長と生体電気抵抗を含むパラメータに基づいて、体脂肪率または体脂肪量を推定計算で求める体脂肪測定方法。
【請求項２】
生体電気抵抗を測定する生体電気抵抗測定部と、
体重と前腕長が入力される入力部と、
入力された前記体重および前腕長と前記生体電気抵抗測定部で測定された生体電気抵抗をパラメータとして、体脂肪率を計算する制御部と、
前記計算された結果を表示する表示部と
からなる体脂肪測定装置。
【請求項３】
性別と年齢がさらに入力される請求項２記載の体脂肪測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記入力された前腕長から１式によって推定身長を計算し、
【数１】
2007135782.tif 000006
前記入力された体重と年齢と性別と生体電気抵抗値と、前記推定身長から２式に基づいて体密度を計算し、
【数２】
2007135782.tif 000007
前記体密度から３式に基づいて体脂肪率を計算し、
【数３】
2007135782.tif 000008
前記体脂肪率と前記体重から４式に基づいて体脂肪量をもとめ、
【数４】
2007135782.tif 000009
前記表示部は前記体脂肪率と体脂肪量のうち少なくとも一方を表示する
ことを特徴とする請求項３記載の体脂肪測定装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記入力された前腕長から５式によって推定身長を計算し、
【数５】
2007135782.tif 000010
前記入力された体重と年齢と性別と生体電気抵抗値と、前記推定身長から６式に基づいて体密度を計算し、
【数６】
2007135782.tif 000011
前記体密度から３式に基づいて体脂肪率を計算し、
【数７】
2007135782.tif 000012
前記体脂肪率と前記体重から４式に基づいて体脂肪量をもとめ、
【数８】
2007135782.tif 000013
前記表示部は前記体脂肪率と体脂肪量のうち少なくとも一方を表示する
ことを特徴とする請求項３記載の体脂肪測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体水分量、体脂肪量および体脂肪率を簡単に測定できる体脂肪測定装置に関わるものであり、特に老齢や病気などで長期臥床や床上安静を余儀なくされている要介助者もしくは要支援者の方々（以後「要介助者等」という。）の体脂肪量を測定するための好適な装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
肥満度を測定する場合、身長と体重を比較するといった簡便な方法が多く採用されていた。しかし、この方法は、体型を評価しているに過ぎず、肥満度を的確に評価しているとはいえない。そこで、「肥満」とは、体脂肪が過剰に蓄積した状態と定義し、体脂肪率を測定することで肥満度を判定することが行われている。
【０００３】
体脂肪率は、間接的に測定されるもので、これまで開発された代表的な方法としては、水中体重秤量法。キャリパー法、超音波法、近赤外線法、ＢＩ（Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）法などがある（文献１参照）。
【０００４】
中でもＢＩ法は、手足間に微弱交流電流を通電して生体電気抵抗を測定し、その測定値から体脂肪率を推定する方法である。この方法は、装置が安価であり、測定のための特別な技術も必要としない上に精度も高い。
【０００５】
また、従来は手と足に電極を取り付けて測定を行っていたのに対して、両手間の生体電気抵抗から手足間の生体電気抵抗を測定し、体脂肪率を推定する方法も開発されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【非特許文献１】大阪府立看護短大紀要、１２９〜１３７頁、１３巻２号、１９９１年
【特許文献１】特開平６−１１４０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＢＩ法では、生体電気抵抗を測定するために、吸着、貼付、握る、乗るといった方法で電極を接触させていた。しかし、吸着には専用の吸着電極とゲルが、貼付には専用電極が必要となる。また、握る、乗るといった方法は立位姿勢ができ、かつ握れるといった身体的な能力がなければ利用できない。
【０００８】
しかし、要介助者等のように、自分で立つ事も、電極を握る力も残っていない者は利用することができない。また、体脂肪率の推定には体重と身長が必須のパラメータとして知る必要がある。しかし、体重はベッドごと測定するなど測定環境もそろっているが、要介助者等の身長を測定するのは容易ではない。
【０００９】
体脂肪率は、投薬する薬量を決める上で重要なファクターとなりえるので、病院のベッドで寝たきりになっている人に、大きな利用価値がある。なぜなら、薬には水に溶ける薬、油に溶ける薬、そして水にも油にも溶ける薬があり、体脂肪率から求められる体脂肪量がわかれば同じ効果を得る薬でも、体脂肪量に応じた薬の選択が可能になるからである。
【００１０】
しかし、現在のところ体脂肪率測定装置は、要介助者等に使いやすい装置にはなっていない。本発明は、かかる課題に鑑み発想されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、身体の左もしくは右側の手と足に電極を当てることによって、生体電気抵抗を測定し、前腕長から推定した身長と、実測された体重をパラメータとして体脂肪率を推定する。
【発明の効果】
【００１２】
要介助者等の身長を前腕長から推定するため、体重を測定すれば体脂肪率を推定することができ、意識のない人であっても体脂肪率を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
測定電極
体脂肪率を測定するためには、身体の部分に電極を装着する必要がある。これは従来吸着用の電極を使う場合が多い。本発明では、図１０に示すように、電極端子がむき出しの電極を利用する。電極間の長さは３ｃｍで、電極は直径１０〜１５ｍｍの良導電体を用いる。この電極を用いることで、電極を被測定者の皮膚に押し当てるだけで測定できる。
【００１４】
この電極を用いるのは、本発明の体脂肪率測定装置は、要介助者等をも対象とするためである。これらの人たちは皮膚が弱いことが予想され、従来の吸着用電極では皮膚を傷める可能性があるからである。
【００１５】
この電極を用いた時の測定の妥当性について、従来の吸着端子の測定値と比較する。図１は、成人男女13名を対象として、これまでに頻用されている吸着用の電極による抵抗（Y軸）と本装置のよる電極による抵抗（X軸）の関係を示したものである。
【００１６】
測定部位は、下肢部は電圧電極を内果突起と外果突起の中央部、電流電極は電圧電極より指先側に3cm離れた部位から測定した。黒丸（●）は、何の処置もしないで直接電極を当てて測定したものである。白丸（○）は、消毒用アルコールに清拭した後に測定したものである。
【００１７】
Y軸の抵抗は、これまでと同様に、測定部位に消毒用アルコールにて清拭し、そして電極用ゲルを貼付した後に測定した。その結果、吸着用の電極による抵抗（Y軸）と本装置のよる電極による抵抗（X軸）の間には、何の処置もしないで直接測定した場合にはr=0.903、消毒用アルコールで清拭した後にはr=0.991の有意（p＜0.001）に高い相関関係にあることが認められた。
【００１８】
すなわち、本装置に取り付けた電極を用いて、従来の方法による値を高い精度にて推定（置き換え）ができると言える。従って、本装置に取り付けた電極で測定した生体電気抵抗の値を、従来の吸着型の電極を用いたさまざまなデータに利用することが可能であることを意味する。
【００１９】
測定の原理
本発明の測定方法は多数の人間の実測データから推定値を求めたものである。以下これらのデータおよびデータから導かれる推定値の算出方法を説明する。
【００２０】
体密度の測定
体脂肪率を推定するには、まず体密度を求める。表１は、本装置に取り付けた電極を用いて、測定部位を消毒用アルコールにて清拭した後に測定した抵抗（Z：単位はオーム）、身長（Ht：単位はｍ）、体重（Wt：単位はKg）、年齢（単位は「歳」）、による変数を用いて重回帰分析法から、体密度を求めた時の係数を示す。
【００２１】
【表１】
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対象は、6歳から94歳までの健康な男性540名、女性718名の計1258名である。体密度の妥当基準である基準体密度は、水中体重秤量法による値を用いた。同法に必要な残気量は、ヘリウム希釈法から測定した。
表１中の「合計」は年齢層毎の係数を使わない場合の係数を表す。年齢毎の推定値は同じ年齢層の人間を比較する場合は有効であるが、同一個人の経年変化を推定する場合は、年齢層毎の推定誤差が入るため、より一般化した「合計」欄の係数を用いて比較することができる。用いるバラメータに違いがあるわけではない。
【００２２】
回帰分析は次の式で表される。
Ｙ=基準体密度±ａＸ1±ｂＸ2±ｃＸ3±ｄＸ4     ・・・・（１式）
ここで、各変数は以下を表す。
Ｙ：体密度（g／ml）、
基準体密度：切片、
ａ〜d：定数（表１による）、
Ｘ1：Z（オーム）／Ht2（身長m2）、
Ｘ2：Z（オーム）、
Ｘ3：Wt（体重kg）／Ht2（身長m2）、
Ｘ4：年齢（歳）
Zは上記に説明した電極端子むき出しの電極を用いて測定した抵抗値を使う。
また、１式中で「±」は表１の値がプラスの場合はプラス符号を用い、表１の値がマイナスの場合はマイナス符号を用いることを表す。例えば１式中でｃの値が「−０．００３７６７」の場合は、「±ｃＸ3」の項は「−０．００３７６７Ｘ3」となる。なお、後述する６式においても同じである。
【００２３】
以上のように求めた体密度から、体脂肪率（％）、体脂肪量（kg）、除脂肪量（kg）、体水分量（kg）を、次のように求めることができる。
体脂肪率＝（4.570／体密度 − 4.412）x 100              ・・・（２式）
体脂肪量＝体重 x 体脂肪率／100                         ・・・（３式）
除脂肪量＝体重  −  体脂肪量                           ・・・（４式）
体水分量＝除脂肪量 x 0.732  ＋  体脂肪量 x 0.10        ・・・（５式）
【００２４】
図２および３は、本発明による推定式による体脂肪率と水中体重秤量法による体脂肪率の関係を示したものである。対象は、6歳から94歳までの健康な男性540名、女性718名の計1258名である。図２が男性、図３が女性を示している。考案した推定式による体脂肪率は、男性r=0.786（p＜0.001）、女性r=0.817（p＜0.001）の有意に高い相関関係にあることを示している。すなわち、本発明による推定値は実測値と高い相関があることができる。
【００２５】
図４および５は、本発明による推定式を用いた除脂肪体重と水中体重秤量法による除脂肪体重の関係を示したものである。対象は、6歳から94歳までの健康な男性540名、女性718名の計1258名である。図４が男性、図５が女性を示している。推定式を用いた除脂肪体重は、水中体重秤量法による除脂肪体重との間に男性r=0.985（p＜0.001）、女性r=0.954（p ＜0.001）の極めて有意に高い相関関係が認められた。
【００２６】
身長の推定
次に身長を前腕長から推定する。前腕長はベッドにねたままの状態でも測定することができ、簡易に得られる測定値である。上記の体脂肪量の推定値に対して、前腕長から推定した身長値を用いることができれば、より簡単に体脂肪量を推定することができる。
【００２７】
表２は、非利き手側の前腕長から身長を求める推定式の係数を示したものである。推定式は次の式による
【００２８】
Y=定数 ± ａX1 ± bX2 ± cX2         ・・・・（６式）
ここで、各変数は以下を表す。
Y：推定身長（cm）、
a〜c：変数、（表２による）
X1：前腕長（cm）、
X2： 年齢（歳）、
X3：性（男性1、女性2）
【表２】
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対象は、6歳から94歳までの健康な男性540名、女性718名の計1258名である。非利き手側から推定式を考案した理由は、利き手側に比べて、運動による影響の可能性が少ないと考えたからである。前腕長は、尺骨の手首側突起と肘側突起の末端をノギスで測定した。
【００２９】
図６は、前腕長から推定した身長と実測による身長の関係を示したものである。対象は、6歳から94歳までの健康な男性540名、女性718名の計1258名である。ＢＭＩは、ＷＨＯの評価と同様に、体重（kg）を身長（m）の２乗で除した値とした。
【００３０】
その結果、両者の間には、r=0.945  （p＜0.001）の極めて高い相関関係が認められた。また、両者の値の間には、有意差はなく、殆ど同値であることが認められた。それゆえ、前腕長から推定した身長は、例えば、寝たきりや怪我等で立位姿勢が保持できない対象であっても、高い精度で求められると云える。
【００３１】
図７は、実測による標準体重（Y軸）と前腕長から推定した標準体重の推定値の関係を示した。対象は、6歳から94歳までの健康な男性540名、女性718名の計1258名である。標準体重（SWt、kg）は、身長（Ht、m）に対して、有病率が最も低い体重（Wt、kg）を示したものであり、SWt= Ht2 x 22  で算出される（Matsuzawa et al., 1990）。
【００３２】
両者の間には、r=0.941（p＜0.001）の極めて有意に高い相関関係が認められた。この結果から、前腕長の値を本推定式に代入することにより、高い精度にて標準体重を求めることができると云える。
【００３３】
図８は、前腕長から推定した身長と体重から求めた体各指数（ＢＭＩ：X軸）と実測による身長と体重から求めた体各指数（ＢＭＩ：Y軸）の関係を示したものである。対象は、6歳から94歳までの健康な男性540名、女性718名の計1258名である。
【００３４】
両者の間には、r=0.951（p＜0.001）の極めて高い相関関係が認められた。この結果から、寝たきりや怪我等で立位姿勢が保持できない対象であっても、肥満度の評価が可能と云える。ちなみに、また、標準体重およびＢＭＩからみた肥満度は、表３のごとく評価することができる（日本肥満学会、1993；ＷＨＯ、2000）。
【００３５】
【表３】
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【００３６】
具体的な実施の形態
図９には、本発明を実施する装置の概念図を示す。本発明の装置１０は、入力部１２、制御部１６、表示部１４、制御部１６、Ａ／Ｄ変換部１８、抵抗測定部２０、電極部２２を含む。
【００３７】
電極部２２は、少なくとも２つあり、それぞれには、電極端子（２２１乃至２２４）がある。電極部２２と抵抗測定部２０の間は電線で連結されており、この電線によって電流印加と電圧測定を行う。この部分の詳細は後述する。
【００３８】
電極部２２で観測した電圧は、抵抗測定部２０で電圧値に換算され、生体電圧値Ｖｓｉｇとして出力される。生体電圧値Ｖｓｉｇは、Ａ／Ｄ変換部１８によってデジタル信号Ｓｖに変換される。なお、Ａ／Ｄ変換部１８は制御部１６若しくは抵抗測定部２０に内蔵されていてもよい。
【００３９】
デジタル信号Ｓｖは、制御部１６に送られる。制御部１６は、演算を行うＭＰＵと、固定メモリとクロックなどからなり、ＲＯＭ中のプログラムによって動作する。制御部１６は、生体デジタル電圧値Ｓｖ以外に、入力部１２から体重、性別、年齢、前腕長もしくは身長のデータを受け取る。そして、これらのデータに基づいて体脂肪率などの推定計算を行う。この計算は上記の１式乃至６式に基づいて行う。制御部１６はその結果を表示部１４に表示する。また、制御部１６は抵抗測定部２０を制御するために、制御ライン２４を有する。
【００４０】
入力部１２には、テンキーを含む入力手段が用意されている。そして、体重、性別、年齢、身長とともに、前腕長を入力する。名前などの個体識別情報などを入力できるようにしてもよい。制御部１６は、生体電気抵抗と体重や前腕長などのデータから体脂肪率などを計算して結果Ｓｄを表示部１４に送る。なお、入力部１２はテンキーに限定されるものではなく、上記データを外部の記憶媒体若しくはデータを生成する機器から入力されることができるものであってもよい。
【００４１】
図１０には、抵抗測定部２０と電極部２２の詳細を示す。抵抗電極部２０には、少なくとも定電流発生部２０１と電圧測定部２０２が含まれる。定電流発生部２０１と電圧測定部２０２は制御部１６からの制御ライン２４に接続されている。そして、制御部１６からの制御信号Ｃｓによって、制御される。定電流発生部２０１は５０ｋＨｚ、８００μＡ（マイクロアンペア）の交流電流（Ｉ＋およびＩ−）を発生する。この交流電圧は電極部２２の電極端子２２１と２２３から流される。
【００４２】
電極部２２は人体の離れた部分に接触させられる。電極端子２２２と２２４は、電圧測定部２０２とつながっている。電圧測定部２０２では、両端の電圧Ｖ＋とＶ−の電圧差を測定し、生体電圧値Ｖｓｉｇとして出力する。
【００４３】
電極の取り付け位置は、常に一定にする。生体電気抵抗値は測定の方法で誤差を生じることが多いからである。本発明では、電極は利き手側の手首と足首に装着する。手首は橈骨突起と尺骨突起の間に、定電流を流すための電極２２１を指先側に、電圧測定のための電圧測定部２２２を前腕側に装着する。また、足首は外果突起と内果突起の間にやはり定電流を流すための電極２２３を指先側に、電圧測定のための電圧測定をする電極２２４を脛骨側に装着する。なお、身体組成の測定に関しては、避けられない誤差が含まれ、幅５から７％程度の範囲であれば推定式の範囲内である。これらの測定に関する誤差については、以下の文献でも紹介がある。
【００４４】
Richard N. Baumgarter, Wm. Cameron Chumlea, Alex F. Roche: Bioelectrical impedance for body composition.  Exercise and Sport Sciences Reviews. Vol. 18, pp. 193-224, 1990.（田中喜代次、中塘二三生訳：身体組成の評価法としての生体電気インピーダ ンス法.  積水化学工業株式会社制作）には、身体組成のすべての方法には、適切に適用しても「さけられない」、つまりその方法固有の本質的な誤差が存在するし、その誤差は、１〜３％ぐらいである点の開示がある。
【００４５】
Alex F. Roche, Steven B. Heymsfield, Timothy G. Lohman (Editors): Human body composition. Human Kinetics, pp. 89-90, 1996.には、電極の付け替え（張り直し）によるインピーダンスの誤差は、１％程ある点、および体重の安定した人を異なる日に測定したインピーダンスの誤差は、１〜２％はある点の開示がある。
【００４６】
中塘二三生：  Bioelectrical impedance法による日本成人女性の身体組成評価. 学術博士論文（大阪市立大学）、1991.には、23名の成人女性を対象として、同一時間、同一条件で3日間（３回／日、計9回）の測定した結果、水中体重秤量法による変動（誤差）は3.4％、インピーダンス法による変動（誤差）は2.5％であった点の開示がある。
【００４７】
図１１に、制御部１６の基本的な動作を示すフローチャートを示す。制御部１６は、動作を開始（ＳＴＥＰ１０００）すると、前処理を行う（ＳＴＥＰ１１００）。ここでは、測定者に被測定者の識別情報、体重、年齢、性別、前腕長を入力させる。このとき、入力項目に関する指示は、制御部１６が表示部１４に表示しすることで、指示してもよい。
【００４８】
事前に入力すべきデータの入力が終わったら、制御部１６は、被測定者へ電極部２２の装着を指示する（ＳＴＥＰ１２００）。電極部２２の装着は測定者が行い、装着ができたら入力部１２を通じて測定開始の信号を制御部１６に送る。
【００４９】
制御部１６は、測定開始の信号を受けたら、測定を開始する（ＳＴＥＰ１３００）。制御部１６は制御ラインを通じて定電流発生部２０１に電流の印加を指示する。定電流発生部２０１が電流を流してして、生体電流が安定したら、次に電圧測定部２０２に電極端子２２２と２２４間の電圧測定を指示する。生体電流の安定は、電圧測定部２０２の測定電圧を一定時間毎に測定し、変化が少なくなったときをもって安定したとする。なお、一定時間を置いた後に測定してもかまわない。
【００５０】
測定は１点の測定でもよいし、何度か測定して、平均値とするなど、特に限定するものではない。これらの測定値は、制御部１６へ測定電圧Ｖｓｉｇとして送信される。制御部１６はこれらのデータを流した電流値との比から抵抗値へ変換し、生体電気抵抗とする。なお、抵抗値への変換は電圧測定部２０２が行ってもよい。
【００５１】
生体電気抵抗の値を得た制御部１６は、前腕長から身長を推定し、推定された身長と体重、性別、年齢、生体電気抵抗を用いて、体密度を推定する。その後体密度に基づいて体脂肪率、体脂肪量、除脂肪量、体水分量などを計算する（ＳＴＥＰ１４００）。これらの計算には、１式ないし６式を使う。  これらの計算結果は表示部１４に表示し（ＳＴＥＰ１５００）、終了する（ＳＴＥＰ１６００）。
【００５２】
図１２には、結果を表示する場合の一例を示す。被測定者の氏名、年齢、性別、体重、身長、前腕長、の入力値と、測定した生体電気抵抗値と入力値から求められる推定値が表示される。なお、生体電気抵抗値を表示してもよい。また、上記の表示はそのうちの一部の表示のみにとどまってもよい。また、年齢や体重などの個人情報は、入力されていることを示すだけで、実際の値は他の操作をしなければ見られないようにしてもよい。
【００５３】
また、身長の入力欄があるが、前腕長か身長のいずれかが入力されていれば、測定が可能であるようにしてもよい。前腕長を入力した場合は、前腕長から推定した推定身長を用いて上記１乃至５式から計算を行う。実際の身長がわかっている場合は、実際の身長を用いて計算しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の体脂肪率測定装置および測定方法によれば、寝たきりのお年寄りの体脂肪も比較的容易に測定することができ、投薬時の事前情報として有用な体脂肪率や体脂肪量を提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の電極と吸着電極の測定値の相関を表す図。
【図２】男性の水中体重秤量法による体脂肪率と推定体脂肪率の相関を表す図。
【図３】女性の水中体重秤量法による体脂肪率と推定体脂肪率の相関を表す図。
【図４】男性の水中体重秤量法による除脂肪率と推定除脂肪率の相関を表す図。
【図５】女性の水中体重秤量法による除脂肪率と推定除脂肪率の相関を表す図。
【図６】前腕長を用いた推定身長と実身長の相関を表す図。
【図７】標準体重と推定標準体重の相関を示す図。
【図８】ＢＭＩと推定標準体重を用いて求めた推定ＢＩＭの相関を表す図。
【図９】本発明の測定装置の構成を示す図。
【図１０】本発明の生体電圧測定部を説明する図。
【図１１】本発明の測定装置の動作を表すフロー図。
【図１２】本発明の測定装置の表示例を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１０  体脂肪測定器
１２  入力部
１４  表示部
１６  制御部
１８  Ａ／Ｄ変換部
２０  抵抗測定部
２２  電極部
２４  制御ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2007135782.tif 000021
【図９】
2007135782.tif 000022
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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